天府新区供电公司220kV输电线路防雷探讨

王孝谦

（国网天府新区供电公司）

天府新区供电公司220kV输电线路防雷探讨

王孝谦

（国网天府新区供电公司）

根据国家电网公司今年来输电线路运行资料显示，雷击跳闸次数比例占总跳闸次数第1位，严重影响电网的可靠性及稳定性，因此，降低雷击跳闸率是运维单位的重要任务之一。目前，天府新区供电公司目前所辖220kV输电线路共计32条，线路长度505km。近5年来，220kV雷击跳闸事故有所较少，这与近年来防雷整治工作的大力展开及线路所在地域近些年落雷密度减少有关。通过调查，天府新区所辖的220kV线路由于大部分是近5年新投，防雷措施还有提升的空间。本文将结合线路实际情况，对线路进行差异化防雷评估，然后提出相应的措施，有效提高线路防雷线路。

输电线路；防雷；措施

1 天府新区输电线路防雷工作基本情况

近年来，通过大范围对杆塔接地电阻的整治及避雷器、避雷针等避雷设备的安装，输电线路的防雷水平得到了有效的提高，成都地区雷击引起的输电线路事故跳闸呈现逐渐减少的态势。资料显示，近5年来，天府新区供电公司所辖的220kV输电线路共计发生4次雷击事故跳闸。但通过实际运维了解，发现线路中在防雷方面仍存在诸多不足之处，如近5年来新投运的220kV线路共计21条，新投的线路中普遍未安装避雷器、避雷针等防雷设施。同时，所经过的区域气候、地理环境较为复杂，线路抵御雷击的能力仍然比较薄弱，因此，针对防雷的薄弱环节，制定相关技改方案是很有必要的。

近5年来，分别发生跳闸的线路是220kV龙柏线、尖渡线、大圣一线、尖邓线，表1是跳闸故障的相关信息。

表1

根据以上雷击跳闸后的故障巡视现场收集的图片等资料，并结合故障发生时的相别，同时参考雷电点位系统雷电流幅值，基本可判定以上雷击跳闸均为绕击。

2 雷击的相关介绍

2.1 绕击

雷电绕击是指地闪下行先导绕过地线和杆塔的拦截，直接击中相导线的放电现象。雷电绕击击中导线后，雷电波沿导线两侧传播，在绝缘子串两端形成电压导致闪络。

造成绕击频发的原因主要如下：①雷电活动中的绝大多数为小幅值电流，它们恰恰能穿透地线击穿导线。②在山区或者丘陵区域的杆塔，位于外侧的相别更容易发生绕击故障。③同塔多回线路杆塔高度普遍较高，加大了发生绕击的风险。

2.2 反击

雷电反击是雷击线路杆塔或避雷线时，雷电流通过杆塔和杆塔接地电阻使塔顶对地电位大大升高，当塔顶与导线之间的电位差超过线路绝缘子串的50%冲击放电电压时，绝缘子串发生闪络。

根据国家电网公司2013年对所辖110kV及以上输电线路雷击故障情况的统计，雷击跳闸故障共计533起，查明故障原因及有雷电流幅值记录的有443起，其中绕击370起，反击73起。

结合数据及运行经验，发生雷击故障时，当雷电流较小，一旦发生雷击闪络时，绕击的可能性较大，发生绕击，往往是单基单相或二基同相。当雷电流较大，接地电阻较大时，反击的可能性较大，而反击时，则是一基多相或多基多相闪络。地形对绕击的影响较大，尤其是处于山坡、山顶或风口的线路更容易遭绕击。根据以上特点，结合雷电定位系统测量的雷电流大小等参数，并结合现场雷击故障分析，可初步得到雷击线路闪络的原因，进而采取相应的防雷措施。

3 提高防雷相关措施

（1）降低接地电阻

当铁塔或架空地线遭遇雷击时，雷电流可通过接地线及接地体在大地中扩散泄导，从而保护绝缘子不被击穿。

降低接地电阻可以有效降低雷电反击的概率，根据110～750kV架空输电线路设计规范，在雷季干燥时，每基杆塔不连地线的工频接地电阻不应大于表2中的数值。

（2）架设绝缘架空地线

架空地线架设于输电线路杆塔顶端，其保护原理是：当雷云放电接近地面时，使地面电场发生畸变，电场顶端形成局部电场强度集中空间，以影响雷电先导放电的发展方向，引导雷电向架空地线放电，再通过接地引下线和接地装置将雷电流引入大地，从而保护导线免受雷击。

表2

（3）提高绝缘子配置

在海拔高度1000m以下地区，雷电过电压要求的绝缘子最少片数，应符合表3的规定。

表3

全高增加40m有地线的杆塔，高度每增加10m，应比以上规定增加1片相当于高度146mm的绝缘子。

根据输电线路相关运行经验，适当提高绝缘子配置，能显著提高输电线路的防雷性能。

（4）装设避雷器

线路避雷器与线路绝缘子并联，当线路遭受雷击时，能有效防止雷电反击和绕击所引起的故障。

线路避雷器主要可分为有间隙的避雷器和无间隙的避雷器两类。有间隙避雷器通常指外串联间隙避雷器，又可分为纯空气间隙避雷器和绝缘子支撑间隙避雷器。无间隙避雷器主要用于限制雷电过电压及操作过电压；带外串联间隙线路避雷器由复合外套金属氧化物避雷器本体和串联间隙两部分组成。目前，带外串联间隙线路避雷器是应用最广泛的线路避雷器。

（5）装设避雷针

目前天府新区所辖220kV的线路广泛使用的避雷针主要是侧向避雷针。通过在杆塔横担绝缘子位置上安装水平侧针，以增强杆塔和架空地线对于弱雷的吸引能力，增加保护范围，达到降低雷电绕击率的一种防雷技术。

（6）装设并联间隙

输电线路并联间隙技术是在绝缘子串两端并联一对金属电极构成间隙，使雷击线路时闪络发生在该间隙处，从而保护绝缘子串免受击穿。并联间隙又称招弧角或引弧角。

其原理主要是：架空线路遭受雷击时，绝缘子串上产生很高的雷电过电压，因保护间隙的放电电压低于绝缘子串的放电电压，致保护间隙沿电极端头放电，避免绝缘子受电弧灼烧。

输电线路并联间隙技术原理简单、安装方便、价格相对低廉。其属于“疏导型防雷技术”，即对于线路无法耐受的雷击，使闪络在并联间隙处发生，疏导工频电弧，有效保护绝缘子，确保无永久性故障，能重合成功。

4 线路差异化防雷

输电线路差异化防雷技术，即综合考虑线路走廊的雷电活动情况、地形地貌情况、线路结构情况等特征，同时考虑线路的防雷特性，对其雷击闪络风险进行综合评估，评价线路的整体防雷水平。

根据线路运行经验，丘陵区域因地势原因，发生雷击（绕击）概率高于平原区域。因此，在制定避雷方案时，将重点考虑位于丘陵区域的杆塔。天府新区所辖的220kV输电线路85%位于平原内，其余15%线路位于丘陵区域，其中包括尖邓线、尖长一二线等线路部分区段，共170余基杆塔，长约50km，位于丘陵区域的线路区段。

5 措施及方案

本文探讨的改善天府供电公司输电线路防雷措施主要以如下原则作为指导：

（1）对于坡顶的高塔，可考虑降低杆塔接地电阻，以防止雷击杆塔造成反击跳闸。

（2）位于丘陵或山区斜山坡的杆塔，除接地电阻应满足运行要求之外，对斜山腰上的杆塔，在外边相安装避雷器，以增加防绕击水平。

（3）山顶杆塔两侧线路由高到低变化，沿线与地面间的高度起伏较大，使地面对导线的屏蔽作用弱化或失效，易引起绕击。这种地形易遭雷击，反击和绕击的雷电流强度均可能很大，易引起玻璃绝缘子炸裂，瓷质或合成绝缘子绝缘降低或失效，故在安装并投入重合闸装置时可考虑采用招弧角保护绝缘子。

（4）两相邻山头塔间的地面很低，可能丧失对导线的屏蔽作用，并降低避雷线的保护作用，使两塔间的线路非常可能发生绕击，即使减小避雷线的保护角甚至采用负保护角也难幸免，这时可在边相安装避雷器。

根据以上原则，制定以下综合避雷方案：

（1）对丘陵和山区坡顶的杆塔进行接地电阻普测，对于不满足运行规范要求的进行接地整治，降低接地电阻。根据统计，主要涉及的线路包括220kV尖邓线、尖渡线等线路，涉及杆塔共约50基。

（2）对丘陵区域斜坡侧杆塔外边相杆塔加装避雷器，可安装的杆塔及相别如表4所示。

表4

（3）天府新区线路目前暂未引入招弧角保护线路，根据其他单位运行情况，招弧角已取得不错的避雷效果，故考虑对在位于大部分区段位于丘陵且防雷水平较弱的尖邓线安装招弧角，安装的杆塔如表5所示。

表5

（4）资料显示，杆塔高度对防雷反击及绕击的影响均很大，综合考虑经济成本及线路实际情况，本方案拟对呼称高于40m且未安装避雷针或避雷器等避雷设施的的杆塔三相加装避雷器，可安装的杆塔如表6所示。

表6

6 结论

综合考虑地形地貌、杆塔高度等因素，并结合线路实际情况，综合采取安装避雷器、招弧角等多种措施，将有效提高天府新区220kV输电线路耐雷水平。

防雷工作是一项长期的工作，加强积累线路的巡视经验，不断深入分析及总结雷击的原因，有针对性的采取措施也是后期运维工作的重点。

TM862

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1004-7344（2016）25-0101-02

2016-8-1

王孝谦（1987-），男，助理工程师，本科，主要从事输电线路运维工作。